سخت افزار هارد دیسک بر روی هر کامپیوتر حداقل یک هارد دیسک وجود دارد.برخی از سیستم ها ممکن است دارای بیش از یک هارد دیسک باشند. هارد دیسک یک محیط ذخیره سازی دائم برای اطلاعات را فراهم می نماید . اطلاعات دیجتال در کامییوتر می بایست بگونه ای تبدیل گردند که بتوان آنها را بصورت دائم بر روی هارد دیسک مغناطیسی ذخیره کرد.
مبانی هارد دیسک
هارد دیسک در سال 1950 اختراع گردید. هارد دیسک های اولیه شامل دیسک های بزرگ با قطر 20 اینچ ( 50/8 سانتیمتر) بوده و توان ذخیره سازی چندین مگابایت بیشتر را نداشتند. به این نوع دیسک ها در ابتدا " دیسک ثابت " می گفتند. در ادامه بمنظور تمایز آنها با فلاپی دیسک ها از واژه " هارد دیسک " استفاده گردید. هارد دیسک ها دارای یک Platter ( صفحه ) بمنظور نگهداری محیط مغناطیسی می باشند. عملکرد یک هارد دیسک مشابه یک نوار کاست بوده و از یک روش یکسان برای ضبط مغناطیسی استفاده می نمایند. هارد دیسک ونوار کاست از امکانات ذخیره سازی مغناطیسی یکسانی نیز استفاده می نمایند.در چنین مواردی می توان بسادگی اطلاعاتی را حذف و یا مجددا" بازنویسی کرد. اطلاعات ذخیره شده بر روی هر یک از رسانه های فوق ، سالیان سال باقی خواهند ماند. علیرغم وجود شباهت های موجود ، رسانه های فوق در مواردی نیز با یکدیگر متفاوت می باشند:
- لایه مغناطیسی بر روی یک نوار کاست بر روی یک سطح پلاستیکی نازک توزیع می گردد. در هارد دیسک لایه مغناطیسی بر روی یک دیسک شیشه ای ویا یک آلومینیوم اشباح شده قرار خواهد گرفت . در ادامه سطح آنها بخوبی صیقل داده می شود.
- در نوار کاست برای استفاده از هر یک از آیتم های ذخیره شده می بایست بصورت ترتیبی ( سرعت معمولی و یا سرعت بالا) در محل مورد نظر مستقر تا امکان بازیابی ( شنیدن ) آیتم دلخواه فراهم گردد. در رابطه با هارد دیسک ها می توان بسرعت در هر نقظه دلخواه مستفر و اقدام به بازیابی ( خواندن و یا نوشتن ) اطلاعات مورد نظر کرد.
در یک نوار کاست ، هد مربوط به خواندن / نوشتن می بایست سطح نوار را مستقیما" لمس نماید. در هارد دیسک هد خواندن و نوشتن در روی دیسک به پرواز در می آید! ( هرگز آن را لمس نخواهد کرد )
- نوار کاست موجود در ضبط صوت در هر ثانیه 2 اینچ ( 5/08 سانتیمتر ) جابجا می گردد. گرداننده هارد دیسک می تواند هد مربوط به هارد دیسک را در هر ثانیه 3000 اینچ به چرخش در آورد .
یک هارد دیسک پیشرفته قادر به ذخیره سازی حجم بسیار بالائی از اطلاعات در فضائی اندک و بازیابی اطلاعات با سرعت بسیار بالا است . اطلاعات ذخیره شده برروی هارد دیسک در قالب مجموعه ای از فایل ها ذخیره می گردند. فایل نامی دیگر برای مجموعه ای از بایت ها است که بنوعی در آنها اطلاعاتی مرتبط به هم ذخیره شده است . زمانیکه برنامه ای اجراء و در خواست فایلی را داشته باشد، هارد دیسک اطلاعات را بازیابی و آنها برای استفاده پردازنده ارسال خواهد کرد.
برای اندازه گیری کارآئی یک هارد دیسک از دو روش عمده استفاده می گردد:
- میزان داده (Data rate) . تعداد بایت هائی ارسالی در هر ثانیه برای پردازنده است . اندازه فوق بین 5 تا 40 مگابایت در هر ثانیه است .
- زمان جتسجو (Seek Time) . مدت زمان بین درخواست یک فایل توسط پردازنده تا ارسال اولین بایت فایل مورد نظربرای پردازنده را می گویند.
کالبد شکافی هارد دیسک
بهترین روش شناخت نحوه عملکرد هارد دیسک کالبد شکافی آن است .شکل زیر یک هارد دیسک را نشان می دهد.یک پوسته ( قاب ) آلومینیومی که کنترل کننده هارد دیسک در درون آن ( یک سمت دیگر ) قرار دارد. کنترل کننده فوق مکانیزمهای خواندن ، نوشتن و موتوری که باعث چرخش صفحات هارد دیسک می شود را کنترل می نماید.در نزدیکی برد کنترل کننده کانکتورهای مربوط به موتوری که باعث چرخش صفحات هارد می شود قرار دارد.در صورتیکه روکش مربوطه را از روی درایو برداریم با وضعیتی مشابه شکل زیر برخورد خواهیم کرد.در تصویر فوق موارد زیر مشاهده می گردد:
- Platters ( صفحات ) این صفحات می توانند با سرعت 3600 تا 7200 دور در دقیقه چرخش نمایند.
- بازوئی که هد خواندن و نوشتن را نگاه داشته است . این بازو با سرعتی معادل 50 بار در ثانیه قادر به حرکت در طول هر یک از صفحات است ( حرکت شعاعی )
بمنظور افزایش ظرفیت هارد دیسک می توان تعدادی از صفحات را استفاده کرد . شکل زیر هارد دیسکی با سه صفحه و شش هد خواندن / نوشتن را نشان می دهد.
مکانیزمی که باعث حرکت بازوها بر روی هارد دیسک می گردد ، سرعت و دقت را تضمین می نماید.در این راستا از یک موتور خطی با سرعت بالا استفاده می گردد.ذخیره سازی داده ها
اطلاعات بر روی سطح هر یک از صفحات هارد دیسک در مجموعه هائی با نام سکتور و شیار ذخیره می گردد. شیارها دوایرمتحدالمرکزی می باشند ( نواحی زرد) که بر روی هر یک از آنها تعداد محدودی سکتور(نواحی آبی ) با ظرفیت بین 256 ، 512 بایت ایجاد می گردد. سکتورهای فوق در ادامه و همزمان با آغاز فعالیت سیستم عامل در واحد های دیگر با نام " کلاستر " سازماندهی می گردند. زمانیکه یک درایو تحت عملیاتی با نام Low level format قرار می گیرد، شیارها و سکتورها ایجاد می گردند. درادامه و زمانیکه درایو High level format گردید، با توجه به نوع سیستم عامل و سیاست های راهبردی مربوطه ساختارهائی نظیر : جدول اختصاص فایل ها، جدول آدرس دهی فایل ها و... ایجاد، تا بستر مناسب برای استقرار فایل های اطلاعاتی فراهم گردد.
هر آنچه که می خواهید درباره هارد دیسک بدانید
برخی می گویند که دور و زمانه هارد درایو ها به سر آمده و سرانجام به دست SSD به قتل خواهند رسید. اما من فکر می کنم که هنوز داستان تکنولوژیی که بابت یک ترابایت فضای ذخیره فقط 100 هزار تومان از شما می گیرد، هنوز به پایان نرسیده است.
هنوز سالهای زیادی باقی مانده است که SSDها بتوانند از نظر امنیت و اعتماد و همچنین قیمت، جایگزین هارد دیسک های قدیمی شوند. کمی منصف باشید، هارد دیسک ها بر روی میز و یا کامپیوتر همه شما جا خوش کرده اند و از حجم عظیمی از خرت و پرت های شما را (از قبیل فیلم های HD، عکس های حجیم، موسیقی ها و هر چیزی که فکرش را کنید) محافظت می کنند. کاری که ممکن است در خور شان و شخصیت SSD گرانقیمت و ظریفتان نباشد.
آنچه که در زیر پنهان است
هارد درایو را به این دلیل HDD می گویند که خلاصه شده عبارت Hard Disk Drive یا گرداننده دیسک سخت است. درون یک هارد درایو شما چیزی به نام «پلاتر» دارید که یک سطح مغناطیسی برای ضبط اطلاعات است و با سرعت بسیار زیادی به دور خود می چرخد. یک ابزار هم به نام هد در سراسر صفحه مغناطیسی حرکت می کند و کار خواندن و نوشتن اطلاعات را انجام می دهد. کار هارد از این نظر مشابه گرامافون است. اما تفاوت اصلی در این است که نوک هد هرگز با صفحه مغناطیسی تماس ندارد.
هارد درایوها به طور معمول در اندازه های 1.8 اینچی، 2.5 و 3.5 اینچی تولید می شوند، اماممکن است در اندازه های بزرگتر و کوچکتر از این هم دیده شوند. 3.5 اینچی ها در کامپیوتر های رومیزی به کار می روند و 2.5 اینچی ها مخصوص لپ تاپ هستند. 1.8 اینچی ها هم در iPod کلاسیک، مک بوک ایر و برخی ابزارهای پرتابل کوچک کاربرد دارند. این اعداد نشان دهنده قطر پلاتر به کار رفته در آن هارد درایو هستند.
یک درایو هرچه تعداد پلاتر بیشتری داشته باشد، توانایی نگهداری حجم بیشتری از اطلاعات را خواهد داشت. اما در این میان هنوز برخی محدودیت ها در خصوص تعداد و حجم اطلاعات پلاتر ها وجود دارد. هارد درایوهای پرظرفیتی که در کامپیوتر های رومیزی مورد استفاده قرار می گیرند می توانند تا 4 پلاتر داشته باشند. بسیاری از مدل های 3.5 اینچی و برخی از 2.5 اینچی های ویژه 3 پلاتر دارند. اما اغلب 2.5 اینچی های لپ تاپ و تمام 1.8 اینچی های پرتابل به دو پلاتر محدود می شوند.
ممکن است فکر کنید در هارد 1 ترابایتی و یا غول های 1.5 و 2 ترابایتی که توسط هیتاچی و سی گیت تولید شده اند، با توده ای از پلاتر ها مواجه ایم. تکنیک استفاده شده در این هاردها به PMR یا ضبط مغناطیسی ستونی مشهور است که به ما این امکان را می دهد که بر روی پلاتر تا 10 برابر اطلاعات بیشتری ضبط و نگهداری کنیم. روش کار بدین صورت است که اطلاعات بصورت عمودی (ستونی) بر روی پلاترها ضبط می شوند، در حالی که در گذشته به صورت افقی (سطری) این کار انجام می شده است. اما اطلاعاتی که به این صورت نگهداری می شوند، در برابر پاک شدن و آسیب دیدن بسیار حساس و شکننده هستند. برای درک بهتر به این ویدئو نگاهی بیاندازید.
این همه اعداد و حروف چه معنی دارند؟
اگربه برچسب هارد دیسک ها دقت کرده باشید ممکن است به کلماتی از قبیل IDE، SATA و PATA برخورده باشید و یا خصوصیاتی مانند 5400RPM یا 7200RPM را مشاهده کرده باشید. همچنین اندازه های مختلفی چون 3.5 اینچ، 2.5 اینچ و 1.8 اینچ برای آنها ذکر می شود. حسابی گیج کننده است؟ همه این اطلاعات چه معنی می توانند داشته باشند؟
RPM در هارد دیسک ها دقیقا مترادف با معنی آن در اتومبیل است: تعداد دور در دقیقه. این عدد در هارد دیسک ها بسیار مهم است، زیرا سرعت چرخش بالاتر به معنی سرعت خواندن و نوشتن بیشتر است. 7200RPM سرعت استاندارد هارد دیسک کامپیوترهای رومیزی است، اما مدل های ویژه ای با سرعت های 10,000RPM و 15,000RPM هم برای کاربردهای حرفه ای تولید می شوند. هارد لپ تاپ ها به علت اندازه کوچک شان،عموما 5400RPM سرعت دارند. اما می توانید مدل های 7200RPM را هم بیابید، ولی باید مقداری از شارژ لپ تاپ تان را فدای سرعت بیشتر هارد تان کنید.
RPM را شاید بتوان مهمترین عامل کارایی هارد دیسک دانست. وقتی هارد با سرعت بیشتری بچرخد، اطلاعات بیشتری در واحد زمان قابل خواندن و نوشتن هستند، این امر همچنین امکان دسترسی سریعتر به اطلاعات را فراهم می کند. در سرعت های بالا، هد برای رسیدن به اطلاعات درست دچار وقفه نمی گردد و سریعا خود را به محل مناسب می رساند. زمان جستجوی هارد هم عبارت است از مدت زمان مورد نیاز که هارد هد را به محل مناسب برای خواندن و نوشتن اطلاعات برساند. هارد های با کیفیت و گرانقیمت زمان جستجویی در حد 2 میلی ثانیه دارند و برای هارد های معمولی موجود در بازار این زمان به 9 میلی ثانیه می رسد. بافر هارد هم نشان دهنده میزان اطلاعاتی است که قبل از استفاده cache می شوند و هر چه میزان آن بیشتر باشد هارد با سرعت بالاتری به درخواست های سیستم پاسخ می دهد. هارد های معمول موجود در بازار با بافرهای 8، 16 و 32 مگابایت ارائه می گردند، اما برخی هارد های ویژه را با بافرهای بسیار بالا هم (حتی تا یک گیگابایت) می توان یافت.
آنها چگونه وصل می شوند؟
ابزارهای بسیاری برای اتصال هارد دیسک به مادربورد وجود دارند. اما تا چند سال پیش در بازار هارد دیسک ها ATA -اتصال با تکنولوزی پیشرفته- استاندارد حکمران بود. این اتصال عبارت از یک سوکت 16 پین بود که کنترل هارد دیسک را در اختیار مادر بورد قرار می داد. البته قبل از اینکه SATA پا به عرصه بگذارد، رابط ATA صاحب برادر دوقلویی به نام Parallel ATA هم شد.
پس از آن، ATA به دفعات دچار بازبینی ها و ارتقا های متعددی شد که به آن اجازه می داد با هارد های حجیم تر و سریعتر هم به راحتی کار کند. ممکن است هارد هایی را دیده باشید که بر روی آنها عبارت Ultra ATA درج شده است. این دسته از رابط ها امکان جابجایی اطلاعات را با سرعت 133 مگابیت بر ثانیه مهیا می ساختند. ATA در میان عموم به IDE هم مشهور است، اما همان نام ATA توصیف دقیق تری برای این رابط است. اگر درون کامپیوترتان را نگاهی انداخته باشید ممکن است این نوع رابط را دیده باشید. تشخیص این رابط هم بسیار آسان است، کابل های نواری عریضی که فضای زیادی را هم اشغال کرده اند، همان کابلهای ATA هستند. نوع دیگری از کابل ها که ممکن است نام آن برایتان اشنا باشد، رابط های SCSI (اسکازی) هستند که در زمان حکومت ATA/IDE، به طور معمول برای مقاصد تجاری و یا سیستم های با کاربری ویژه استفاده می شدند. یکی دیگر از دردسرهای رابط های ATA/IDE تنظیمات Master/Slave و نحوه کار با آنها بود که با ظهور SATA این مشکل هم رفع شده است.
در چند سال اخیر استاندارد SATA برای هارد دیسک ها استفاده می شود که دنیایی کاملا متفاوت از ATA است. این رابط ها از اولین ابزار هایی بودند که به سرعت 1.5 گیگابیت بر ثانیه دست یافتند و هم اکنون با سرعت 3 گیگابیت بر ثانیه کار می کنند. البته چیزی نمانده که به سرعت 6 گیگابیت بر ثانیه هم دست پیدا کنند. این کابل ها نازک ترند و جای کمتری از کیس را اشغال می کنند، که این امر باعث مرتب تر بودن داخل کیس و گردش هوای بهتر در آن می شود. با استفاده از این استاندارد، دیگر نیازی به تنظیمات پیچیده و گیج کننده ندارید و کار با آن بسیار راحت تر است. امروزه برخی از ابزارهای external هم از نوع خاص SATA با نام eSATA استفاده می کنند که e مخفف همان external یا بیرونی است که امکان استفاده از سرعت بالای SATA را بصورت پرتابل و بیرونی فراهم می کند. چیزی نمانده که eSATA هم به استانداردی شبیه USB و با سرعت بسیار بالاتر از آن تبدیل گردد.
زمان جستجوی بالا، چیزی کاملا متفاوت با زمان انتقال بالا است. اولی نشان دهنده مدت زمانی است که اطلاعات مورد نظر در هارد پیدا می شوند و دومی نشان دهنده مدت زمانی است که این اطلاعات به مقصد منتقل می گردند. اگر بخواهیم این موضوع را به شکل ساده توضیح دهیم، یک هارد با رابط کم سرعت و زمان جستجوی سریع بهتر است برای جاهایی که تکه های کوچک اطلاعاتی را مرتبا جابجا می کنند بکار گرفته شود و هارد با رابط پرسرعت و زمان جستجوی کندتر بدرد کسانی می خورد که همیشه حجم بالایی از اطلاعات را انتقال می دهند.
چرا هاردها می میرند؟
به یاد دارید که گفتیم هد در حالت عادی هیچ گاه سطح پلاتر هارد را لمس نمی کند؟ هنگامی که هد با سطح پلاتر تماس پیدا کند در اصطلاح به آن شکستگی هد می گوییم (ویدئویی در این زمینه). به طور معمول هد بر روی کیسه کوچکی از هوا حرکت می کند، اما برخی ذرات ریز باعث می شوند هد بر روی دیسک کوبیده شود، این اتفاق در سرعت های چرخش بالاتر بیشتر اتفاق می افتد و تاثیر شدید تری هم بر هد و پلاتر می گذارد، زیرا ضربه آن مانند این است که هد دفعات بیشتری بر سطح پلاتر کوبیده شود. قطعات ظریف مکانیکی با این اتفاقات سرانجام به پایان عمر خود می رسند، چیزی که معمولا با نام میانگین عمر شناخته می شود. متاسفانه هنگامی که عمر درایو شما به پایان می رسد دیگر کاری جز خرید یک هارد جدید از دستتان بر نمی آید. مگر اینکه مشکل ایجاد شده برای هارد شامل موارد گارانتی تولید کننده باشد.
و مهمترین چیزی که در مورد هارد دیسک باید بدانید، این است که از خرت و پرت هایتان حتما نسخه پشتیبان تهیه کنید، ممکن است هارد دیسک ها با هیبت و مقاوم به نظر بیایند، اما این به این معنی نیست که آنها هیچ نقطه ضعفی ندارند.
سلام مهمان گرامی؛
به کیان ست خوش آمدید برای مشاهده انجمن با امکانات کامل می بايست از طريق این لینک عضو شوید.
به کیان ست خوش آمدید برای مشاهده انجمن با امکانات کامل می بايست از طريق این لینک عضو شوید.
پاسخ با نقل قول
